Neue Technologien erleben – AR, VR und MR bei ewb

Energie Wasser Bern führt monatlich einen internen Event durch, welcher Impulse für neue Ideen schaffen soll. Zudem soll es Einblicke in andere Branchen oder neue Technologien geben.

Zusammen mit dem ewb Innovations-Team konnten wir die Technologien AR, VR und MR ihren Mitarbeitern vorstellen. Dabei lernten über 85 Mitarbeiter die Grundlagen, Anwendungen und Chancen dieser Technologien kennen und konnten sie live erleben.

1/5 - Virtuelle Blöcke in VR zu stapeln ist nicht einfach

2/5 - Den ewb Inno-Raum mit der IKEA Place AR Anwendung virtuell einrichten

3/5 - Ein Versuch die 3D Bewegungserfassung zu täuschen

4/5 - Im gemütlichen ewb-Wohnzimmer VR-Headset Brillen testen

5/5 - Mit der MR-Brille virtuelle 3D-Kunstwerke im ewb-Open-Space modelieren

Die unterschiedlichen Technologien wurden auf 5 Stationen im ewb-Hauptgebäude aufgeteilt:

1.  Mobile Headset VR
2. Augmented Reality
3. 3D Tiefenkameras
4. High-End Virtual Reality
5. Mixed Reality Brillen

Nach einer kurzen Einführung in die neuen Technologien, ihre Anwendungsmöglichkeiten und Funktionsweise, konnten alle selbständig die verschiedenen VR- und MR-Brillen, 3D-Tiefensensoren und AR Anwendungen ausprobieren.

Ganz im Gegensatz zu öffentlichen Events, wo die Besucher eher zurückhaltend sind, haben hier alle mitgemacht und grosses Interesse gezeigt. Dies bestätigt auch das positive Feedback der anwesenden Mitarbeiter.

1. Mobile Headset VR

Die Virtual Reality Brille verdeckt komplett das reale Sichtfeld und versetzt den User in eine virtuelle Welt.

Virtual Reality wird vor allem in der Spiel-Industrie, für Simulationen, Schulungen oder als Therapiemethode in der «sicheren Umgebung» verwendet.

Virtual Reality erfordert höhere Rechen- und Grafikleistungen als andere Anwendungen. Dies liegt vor allem daran, dass das menschliche Sichtfeld relativ gross ist und viel mehr virtuelle 3D-Szenen gerendert (gerechnet) werden als auf gewöhnlichen Displays.

Auch auf weniger leistungsstarken Smartphones kann VR genutzt werden, indem die Szenen vorgerendert sind. Bei solchen Anwendungen ist der Ablauf vorgegeben und kann durch den User nicht oder nur beschränkt beeinflusst werden. Auf dem Smartphone werden meist VR Inhalte wie 360°-Filme, einfache Anwendungen und Spiele mit minimaler Interaktion konsumiert.

Station 1: Funktionsweise einfacher VR Brillen

Auf dem Tisch befinden sich zwei Typen von VR Brillen für Smartphones:

VR Faltbrille – eine Halterung aus Karton, welche aus Smartphones eine Virtual-Reality-Brille macht. Die Konstruktion besteht neben dem Gehäuse aus zwei Sammellinsen und einem Druckschalter.

VR Gear – basiert auf dem gleichen Prinzip wie die Faltbrillen und ist für Samsung Mobilgeräte der neueren Generation optimiert. Zur Brille gehört ein Controller, welcher per Bluetooth verknüpft wird und mehr Interaktionsmöglichkeiten in der VR Welt ermöglicht.

Wenn man auf dem Smartphone eine App mit stereoskopischer Ansicht öffnet, wird durch die VR-Brille aus den zwei einzelnen Bildern ein 3D-Bild. Durch die Sensoren im Smartphone kann man sich in dieser 3D-VR-Welt umsehen, die Drehung des Kopfes wird zur App übertragen.

2. Augmented Reality

Augmented Realität bietet Mehrwerte indem es virtuelle Inhalte in die reale Welt einblendet.

Die Technologie setzt sich vor allem in der Unterhaltungsindustrie und im Marketing durch. So kennt man AR unter anderem vom Pokemon Go, in dem Spieler virtuelle Fantasiewesen im Freien suchen. Im Gegensatz zu VR, wird bei AR die reale und digitale Welt kombiniert. Deshalb findet AR eine viel breitere Anwendung, wie zum Beispiel in der Architektur, Medizin, Logistik, Industrie oder im Tourismus.

Augmented Reality basiert vor allem auf der Bildanalyse der Kamera. Zusätzliche Sensoren wie GPS, Gyroskop oder ähnliche können die Präzision erhöhen.

Station 2: Vielfalt der AR Anwendungen

Es stehen Smartphones mit vorinstallierten AR Anwendungen zur Verfügung. Die Apps können auch in den App Stores bezogen und auf dem eigenen Smartphone ausprobiert werden.

Marker Erkennung – Marker sind vorgegebene Bilder auf welche Apps reagieren und verschiedene Inhalte überblenden können.

IKEA Place – ermöglicht das Platzieren bestimmter Möbelstücke im Raum. Der Platz muss zuerst mit der Kamera gescannt werden. Dabei merkt sich die App Knotenpunkte, um die Position des Möbelstücks immer fix anzuzeigen.

AR Portal – sind Anwendungen, die eine virtuelle Türe zu einer parallelen Dimension in den Raum stellen. Begib dich in die parallele Welt, aber Vorsicht, finde auch wieder den Weg zurück.

FB Kamera Effekte – mit der Selfie-Kamera virtuelle Masken, Filter und Gegenstände rund um das Gesicht einblenden, auch bekannt aus Snapchat. Die AR-Bildanalyse ist auf die Erkennung von Gesichtsmerkmalen ausgerichtet.

3. 3D Tiefenkameras

Mit 3D Tiefenkameras wird die Umgebung interpretiert um real-time Interaktionen zu ermöglichen.

Die 3D Kameras errechnen die Tiefeninformationen anhand der Laufzeit eines Signals für deren Reflexion, ähnlich den Fledermäusen. Die Sensoren funktionieren auch in ganz abgedunkelten Verhältnissen und werden deshalb auch Geisterjäger-Kameras genannt. Eine Software kann das gewonnene Tiefenrelief auf verschiedene Weise interpretieren, wie zur Ganzkörper-Bewegungserfassung oder zum Erkennen von Handgesten. Die bekannteste 3D-Kamera ist Microsofts Kinect für die Spielkonsole Xbox.

Tiefensensoren kommen in verschiedenen Industrien zur Anwendung. So kann beispielsweise das Volumen von Objekten in Lagerhäusern mit einer Genauigkeit von 3%, nur anhand eines Sensors, welcher an ein Smartphone angebunden ist innert Sekunden gemessen werden.

Die gleiche Technologie wird bei der Gesichtserkennung für das Entschlüsseln des iPhones oder das Bezahlen per Alipay (grösster Online Zahlungsdienstprovider in China) verwendet.

Station 3: Ganzkörper-Bewegungssteuerung

Die verschiedenen Anwendungen stellen dar, wie aus den erfassten Tiefeninformationen Spiele mit Ganzkörper-Bewegungssteuerung umgesetzt werden.

Tiefenrelief – reine Tiefeninformationen enthalten keine Farbwerte oder Informationen zur Oberfläche. Die Tiefe wird durch unterschiedliche Graustufen visualisiert.

Ganzkörper Erfassung – es wird aufgezeigt, wie die Software aus den Tiefeninformationen den menschlichen Umriss und seine Gelenkpunkte im Raum erkennt und visualisiert.

Spiele – die gewonnenen Koordinaten der Gelenkpunkte des Spielers können zur Steuerung verschiedener Spielmechaniken genutzt werden. Prüfe deine Skills und Kondition beim Skaten oder Münzen fangen.

4. High-End Virtual Reality

High-End VR schafft künstliche Wirklichkeit und ermöglicht neuartige Interaktionen und Erlebnisse in Echtzeit.

Einmal im Leben einen Kran bedienen, auf dem Mars gehen oder im Kolosseum ums Leben kämpfen. Vollkommen eingetaucht in die neue Umgebung vergisst der Nutzer Raum und Zeit in der wirklichen Welt. Dieser Eekt nennt sich Immersion.

Die Kehrseite sind Schwindelgefühle oder Übelkeit, auch Motion Sickness genannt. Insbesondere wenn das Gleichgewichtszentrum mit widersprüchlichen Informationen getäuscht wird kann diese auftreten.

High-End VR setzt hochleistungsfähige Rechner und Tracking Mechanismen voraus. Sogenannte Lighthouse-Sensoren verfolgen die VR-Brille und Tracker. So werden die Positionen des Anwenders und getrackter Objekte in die virtuelle Welt übertragen und Interaktionen in Echtzeit ermöglicht.

Die Technologie entwickelt sich rasant und Szenarien aus dem Film «Ready Player One», indem Weltbewohner von der Realität in die virtuelle Realität flüchten könnten bald nicht mehr Science-Fiction sein.

Station 4: Virtual Reality Handgesten-Steuerung

Mit der Tiefenkamera von Leap Motion auf der VR-Brille wird eine neuartige VR-Interaktion demonstriert, basierend auf der natürlichen Bewegung der Hände.

Mit einfachen, geometrischen 3D-Figuren und physikalischen Regeln werden stufenweise die Anwendungs- und Interaktionsmöglichkeiten ausgeübt. Es fängt mit dem einfachen Greifen und Versetzen an, über die Bedienung des Kontext-Menüs mit blossen Händen bis zum Ein- und Ausschalten der Gravitation.

5. Mixed Reality Brillen

Mixed Reality, die Technologie von morgen welche die Grenze zwischen realer und virtueller Welt verschmelzen lässt.

MR ist der technologische Höhepunkt der AR und VR Entwicklung und umfasst das gesamte „Realitäts-Virtualitäts-Kontinuum“. Verschiedene Technologien wie 3D-Tiefenkameras, Hologramme und Spatial-Computing zur Erlernung der realen Welt kommen zum Einsatz. Dies ermöglicht eine wirklichkeitsnahe Interaktion virtueller Objekte mit der realen Umgebung. So kann im wahrsten Sinne des Wortes ein virtueller Ball, Tennisschläger oder der Liebhaber oder Liebhaberin im realen Schrank verstaut und Stunden später wieder herausgeholt werden.

Mixed Reality wird vor allem mit sichtdurchlässigen holografischen Brillen angewendet womit die Hände frei für die Interaktion mit der realen und digitalen Welt bleiben. Man spricht von einer Revolution im Konsum digitaler Inhalte, welche die klassischen Bildschirme ersetzen und mit dem das eigene Heim oder Büro zu einer Light-Version des Holodecks wird, von dem wir seit Star Trek Zeiten träumen.

Station 5: MR mit HoloLens erleben

Ähnlich der Bedienung der Multitouch-Screens braucht es auch eine kurze Einführung um in der virtuell-realen Umgebung zu interagieren. Die verschiedenen Handgesten um Objekte und Fenster zu verschieben, das Kontext-Menu zu önen und auf der virtuellen Tastatur zu schreiben werden demonstriert.

Nachdem die Grundkenntnisse erlernt sind können verschiedene Anwendungen auf der HoloLens MR-Brille ausprobiert werden. Je nach Interesse kann im Zimmer unsere Galaxie erkundet oder der Raum in eine Dinosaurierwelt umgewandelt werden.

Mit dem 3D Zeichnen lässt man der Kreativität freien Lauf und kann die Kreationen aus verschiedenen Winkeln im Raum betrachten.

Etwas mehr Action bietet das Spiel «Robo Raid». Aus den Zimmerwänden überfluten feindliche Roboter den Raum und versuchen das ewb-Hauptgebäude einzunehmen, du kannst es verteidigen.